JPH04129608U - 循環型ボイラ燃焼装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来の循環型流動槽では充分に廃棄物による
固形物燃料を燃焼できなかったことを改善して、循環型
流動槽の高さを余り高くせずに、廃棄物による固形物燃
料を均一な燃焼条件下で燃焼を行なうと共にＮＯｘや有
害な物質を外部に排出しないようにした。 【構成】 循環型流動槽１９内に設けたガス分離機構２
７上に砂２９を介して廃棄物による固形物燃料Ｓを載せ
て燃焼せしめる。すると、循環型流動槽１９内の下部に
形成された一次燃焼室２３と、上部に形成された二次燃
焼室２５との間で、燃焼ガスが穴５１，連通孔５３を経
て一次燃焼室２３から二次燃焼室２５へ、二次燃焼室２
５からホットサイクロン５７を経て、また、分離板７３
の調節により二次燃焼室２５から一次燃焼室２３へ穴４
９を経て未燃物およびアッシュが循環される。したがっ
て、均一な燃焼時間である３〜５sec を保持できて完全
燃焼が行なわれ、しかもＮＯｘや有害物質などが外部へ
排出されないようにしたことを特徴とする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、例えば都市ごみなどの廃棄物を処理して得られた廃棄物による固 形物燃料を燃焼せしめる循環型ボイラ燃焼装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、例えば都市ごみなどの廃棄物を従来から知られている流動床式循環型ボ イラによる燃焼装置で燃焼する場合には、流動化速度，流動開始速度，終末速度 等といった一定の燃焼条件下で行なうことが必要である。そして、均一に燃焼す るには通常３〜５sec の時間が必要とされている。

【０００３】 最近開発されてきている都市ごみなどの廃棄物を処理して得られる廃棄物を燃 焼する場合にも、上記都市ごみなどの廃棄物とほぼ同じ燃焼条件下で行われてい る。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、上記廃棄物や廃棄物による固形物燃料を３〜５sec 程度で燃焼する と、均一に燃焼されないため流動化速度を早めると、燃焼時間が不足し、燃えな いごみ（未然ごみ）が発生してキャリーオーバーしてＮＯｘや有害物質が排出さ れてしまうという問題がある。

【０００５】 また、キャリーオーバーさせずに３〜５sec 程度の時間を保持するには、従来 の循環型流動槽では容量的に不足し、充分な容量を満足させるには循環型流動槽 の高さを従来より例えば倍程度の高さにしなければならず効率が悪いという問題 があった。

【０００６】 この考案の目的は、上記問題点を改善するために、従来の循環型流動槽の高さ を余り高くすることなく、例えば廃棄物による固形物燃料を均一な安定した燃焼 条件下で燃焼すると共に、ＮＯｘや有害物質などを外部へ排出しないようにした 循環型ボイラ燃焼装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために、この考案は、循環型流動槽の下部に一次燃焼室を 、上部に二次燃焼室を形成せしめると共に、前記一次燃焼室から二次燃焼室へ燃 焼ガスを供給する連通管で前記一次燃焼室と二次燃焼室を連通せしめ、二次燃焼 室から一次燃焼室へ燃焼ガスを循環せしめるためのサイクロンを、配管を経て前 記循環型流動槽に接続せしめて循環型ボイラ燃焼装置を構成した。

【０００８】

【作用】

この考案の循環型ボイラ燃焼装置を採用することにより、循環型流動槽内に例 えば廃棄物による固形物燃料を供給して固形物燃料を燃焼せしめると、循環型流 動槽の下部内に形成された一次燃焼室で一次燃焼された後、燃焼ガスは連通管を 経て循環型流動槽の上部内に形成された二次燃焼室で二次燃焼を行ない、この二 次燃焼室からサイクロンを介して一次燃焼室へ未燃物およびアッシュを循環せし めることにより、完全燃焼が行われて均一な安定した燃焼が行われる。

【０００９】 而して、循環型流動槽の高さを余り高くすることなく、３〜５sec の充分な燃 焼時間で行われるので、ＮＯｘや有害物質などを外部へ排出されなくなり、環境 保全が維持される。

【００１０】

【実施例】

以下、この考案の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

【００１１】 まず、本実施例で使用される廃棄物による固形物燃料を得る製造方法について 説明する。

【００１２】 図２を参照するに、例えば一般家庭あるいは事務所から排除されるごみなどの 廃棄物Ｇは、紙，ダンボール，繊維類などの可燃物と、鉄，アルミ，ガラス，土 ，石などの不燃物と、これらに含まれる水分などで構成されており、例えばトラ ック，パッカー車などの運搬車などで運ばれてきて、一旦、ピットなどからなる 廃棄物受入れ槽１に投入される。この廃棄物受入れ槽１から必要な量だけ、必要 な時期に廃棄物Ｇが解砕機３に投入される。

【００１３】 この解砕機３は、例えば油圧低速駆動型の引裂き粗破砕機で、具体的な構造は 公知であるため、詳細な説明は省略するが、回転数がそれぞれ異なる２または３ 軸を有し、各軸の外周にはそれぞれ複数の刃が備えられている。

【００１４】 而して、投入された廃棄物Ｇを、回転数がそれぞれ異なる２または３軸の回転 引裂刃によりくわえ込み、引裂き、強固なものまで突き破って、低速，高トルク の油圧駆動によりゆっくり引裂かれ、本体下部の排出口から排出される。この解 砕機３の駆動は油圧駆動方式となっており、可変吐出アキシャルピストンポンプ を使用することにより、通常負荷時は、高速，低速トルクにて、負荷増大時に低 速，高速トルク運転と負荷の必要に応じて軸回転数を可変とすることができるた め、破砕負荷については、常時最適状態にて運転制御が可能となっている。

【００１５】 この解砕機３で解砕された第１廃棄物Ｇ１は、例えばベルトコンベアなどから なる第１選別機５に送られる。この第１選別機５には磁選機が備えられていて、 この磁選機により鉄，非鉄などの金属が除去されると共に有害危険物などが除去 される。また、この第１選別機５では、ビン，ブロックなどの中粒形無機物が選 別されて除去される。

【００１６】 第１選別機５で金属，無機物が除去されると、第２廃棄物Ｇ２は破砕機７に送 られる。この破砕機７は例えばハンマミルなどからなっており、この破砕機７で 第２廃棄物Ｇ２はさらに細かく粉砕される。この破砕機７で細かく粉砕された第 ３廃棄物Ｇ３は、例えば磁選機，篩分器，比重差分離機などからなる第２選別機 ９に送られる。この第２選別機９では、第１選別機５で除去しきれなかった細か な金属や無機物が除去されて、第４廃棄物Ｇ４が混合加熱反応器１１に投入され る。この混合加熱反応器１１またはこれ以前の工程で、アルカリ土類酸化物例え ばＣａＯなどの反応剤が廃棄物に対して例えば５〜１０％の割合で添加される。

【００１７】 前記混合加熱反応器１１は例えば回転式６角ミキサ，リボンミキサ、あるいは 移動スクリュ式撹拌機などからなっていて、貯留されながら一定時間加熱して混 合される。この混合加熱反応器１１における加熱手段としては、熱風や加熱チュ ーブで行なうことにより、反応速度を早くさせることができる。密閉状態下、例 えば６０℃以上１００℃以下で１時間以上行なうのが好ましい。

【００１８】 次いで、混合加熱反応器１１で反応された第５廃棄物Ｇ５を圧縮成型器１３に 投入して圧縮作用によって密度を高めた上で、押出して粒状に成型される。この 圧縮成型器１３で粒状に成型された第６廃棄物Ｇ６は乾燥固化器１５に投入され る。この乾燥固化器１５では、温度を例えば１３０〜２３０℃まで上げ、殺菌を 行ない、熱化学変化を完了させると共に、水分を除くと同時に含有しているアル カリ（ＣａＣｏＨ）₂ などをＣＯ₂ ガスで中和し固化させることによって廃棄物 による固形物燃料Ｓが得られる。なお、上記乾燥固化器１５から混合加熱反応器 １１へ必要に応じてフィードバックされることもある。

【００１９】 こうして得られた廃棄物による固形物燃料Ｓは、都市ごみ中の窒素分がアンモニ ア分として除去され、燃料自体に含まれる窒素分によるＮＯｘの発生負荷を下げ 、クリーンエネルギーとしての品質向上を図ることができる。

【００２０】 本実施例では、流動床式循環型ボイラーに適した燃料として製造することが機 械的に負荷が少なく燃焼特性から見ても効果的であることを確認している。概ね ５mm〜１０mmの粒状に製造することが機械的に容易であり、かつ効果的である。

【００２１】 上述した廃棄物Ｇを廃棄物受入れ槽１へ投入してから乾燥固化器１５までの処 理工程を経て廃棄物による固形物燃料Ｓを製造するに際して、廃棄物受れ槽１ま たは解砕機３に、アルカリ土類金属酸化物としての例えばＣａＯを、脱臭および 腐敗醗酵の抑制等を目的として都市ごみなどの廃棄物Ｇに対して添加して物理化 学的反応処理が行われる。この場合、ＣａＯの添加量は全添加量の０〜３０％程 度が好ましい。３０％を越えても余り効果を発揮するものではない。

【００２２】 すなわち、実際に、廃棄物受入れ槽１または解砕機３にＣａＯを投入すること によって、これまでのこの種の施設が共通して克服しなければならなかった都市 ごみの受入貯留施設からの悪臭の発生等を防ぐことができる。そしてＣａＯの作 用によって腐敗・醗酵、昆虫の発生などを抑制する効果がある。

【００２３】 また、都市ごみの解砕を行なう解砕機３においても事前にＣａＯが投入される ことによって、悪臭の防止、更には嫌気性醗酵物の付着によるプラントの腐食な どを防止することができる。廃棄物受れ槽１への投入量は全投入量の１０％〜２ ０％の範囲で行なうことが望ましい。

【００２４】 また、前記第１選別機５で選別された第２廃棄物Ｇ２を破砕機７に投入する際 に、ＣａＯも一緒に投入して、混合および第１次のＣａＯによる化学反応を行な わしめる。この場合におけるＣａＯの添加量は、全添加量の０〜５０％を添加し て物理化学的反応処理するのが望ましい。

【００２５】 破砕機７に投入する目的は、破砕機７内においてＣａＯとごみが均一に混合す ると同時に固体と固体の接触を機械的に行ない、ＣａＯによる反応は促進するこ とができる。従来のこの種の破砕工程から発生する都市ごみの粉じんは、生物的 に活性なものであり、かつ病原菌による環境への影響が少なからず認められてい る。この点で、破砕機７内にＣａＯを投入することによって反応を促すばかりで はなく、工場内における労働環境の改善に著しい効果をあげることができる。

【００２６】 さらに、前記混合加熱反応器１１に第２選別機９で選別された第４廃棄物Ｇ４ を投入すると同時にＣａＯを投入してもよい。この場合におけるＣａＯの添加量 は全添加量の２０％〜１００％が望ましい。この工程でＣａＯを投入する目的は ＣａＯによる反応を完結にするためのものである。

【００２７】 場合によっては、廃棄物受入れ槽１，解砕機３，破砕機７および混合加熱反応 器１１のすべてにＣａＯを適宜な添加量でもって添加することも可能である。

【００２８】 したがって、ＣａＯを添加し、都市ごみと反応させ、物理化学的に安定な物質 に転換し、かつアンモニアなどのＮｏｘ成分をごみの中から除外するための工程 である。圧縮成型された粒状の中間生成物は、加熱とＣａＯの発熱反応によって ５０℃以上の温度を持っている。

【００２９】 これを次の乾燥工程において水分を除き、かつＣａＯと燃焼ガス中の炭酸ガス との反応によって固化し、取扱い易い中間生成物としての廃棄物による固形物燃 料Ｓが得られることになる。

【００３０】 次に、前述した製造方法によって得られた廃棄物によって得られた廃棄物によ る固形物燃料Ｓを効率的に燃焼せしめる循環型ボイラ燃焼装置について説明する 。図１を参照するに、例えば廃棄物による固形物燃料Ｓの循環型ボイラ燃焼装置 １７は、循環型流動槽１９を備えており、この循環型流動槽１９内における高さ 方向のほぼ中央高さ部分には分離室２１を境にして、分離室２１の下部には一次 燃焼室２３が形成されていると共に、分離室２３の上部には二次燃焼室２５が形 成されている。

【００３１】 この一次燃焼室２３における下部にはガス分離機構２７が設けられていると共 に、このガス分離機構２７上には空気が分散して均一に燃焼させるため任意の高 さに砂２９が積載されている。前記ガス分離機構２７における下部の循環型流動 槽１９における左側壁にはエアパイプ３１の一端が接続されていると共に、エア パイプ３１の他端にはブロワ３３が設けられている。このエアパイプ３１の途中 にはエアの供給量をコントロールするためのコントロールバルブ３５が設けられ ている。

【００３２】 また、前記循環型流動槽１９における左側壁には配管３７の一端が接続されて いると共に、配管３７の他端は燃焼部３９に接続されている。さらに、前記ガス 分離機構２７上に積載されている砂２９における循環型流動槽１９の右側壁には 前記砂２９の排出用パイプ４１と供給用パイプ４３の一端が接続されていると共 に、それぞれの排出用パイプ４１，供給用パイプ４３の他端は分離板４５を介し て砂用のタンク４７に連通されている。

【００３３】 前記分離室２１は例えば円盤状のリング２１Ａ，２１Ｂで適宜な間隔で形成さ れていると共に、このリング２１Ａ，２１Ｂのほぼ中央部には二次燃焼室２５か ら一次燃焼室２３へ未燃物およびアッシュを循環させるための穴４９が形成され ていると共に、前記リング２１Ａ，２１Ｂの外周部には適宜な大きさからなる適 数（本実施例では複数）の穴５１が形成されている。このリング２１Ａに形成さ れた各穴５１は連通管５３を介して二次燃焼室２５に連通されている。

【００３４】 前記二次燃焼室２５を形成せしめている循環型流動槽１９における右側壁上部 には配管５５の一端が接続されていると共に、配管５５の他端はホットサイクロ ン５７に接続されている。このホットサイクロン５７のほぼ中央部における下面 は配管５９の一端が接続されていると共に、この配管５９の他端は前記一次燃焼 室２３の右側壁に接続されている。

【００３５】 前記ホットサイクロン５７の上面には配管６１の一端が接続されていると共に 、配管６１の他端は過熱器６３に接続されている。しかも、この過熱器６３の右 側壁上部には配管６５の一端が接続されていると共に、配管６５の他端は図示省 略の例えば発電機に接続されている。

【００３６】 前記過熱器６３の右側壁における下部には、図示省略の空気余熱器，電気集塵 器，熱交換器を経て煙突から排煙されるための配管６７の一端が接続されている 。また過熱器６３のほぼ中央部における下面には配管６９の一端が接続されてい ると共に、配管６９の他端は図示省略のアッシュサイロへ接続されている。

【００３７】 さらに、前記一次燃焼室２３を形成せしめている循環型流動槽１９の左側壁に は廃棄物による固形物燃料Ｓを図示省略の貯留タンクから前記ガス分離機構２７ 上に積載されている砂２９の上に一定の量供給するための供給パイプ７１の一端 が接続されている。

【００３８】 前記分離室２１を形成せしめているリング２１Ａと２１Ｂとの間には分離板７ ３が設けられて、この分離板７３は流体シリンダ７５に装着されたピストンロッ ド７７の先端に取付けられている。流体シリンダ７５の作動によりピストンロッ ド７７が伸縮動することによって分離板７３が図１において左右方向へ移動し、 前記リング２１Ａ，２１Ｂのほぼ中央にあけられた穴４９を遮断したり、あるい は開放したりされるようになっている。

【００３９】 上記構成により、図示省略の貯留タンクから廃棄物による固形物燃料Ｓを供給 パイプ７１を経て循環型流動槽１９におけるガス分離機構２７上に積載されてい る砂２９の上に一定の量を送り込む。次に、ブロワ３３を作動させると共にコン トロールバ３５をコントロールしながら開かせて配管３１よりガス分離機構２７ の下方における循環型流動槽１９内にエアを送り込む。さらに燃焼部３９から配 管３７を介してガスを送り込むことによって廃棄物による固形物燃料Ｓの燃焼が 開始される。

【００４０】 一次燃焼室２３で固形物燃料Ｓが浮遊懸濁させて一次燃焼が行われた後、燃焼 ガスは複数の穴５１、連通管５３を経て二次燃焼室２５で再度浮遊懸濁して二次 燃焼が行われる。二次燃焼された燃焼ガスは配管５５を経てホットサイクロン５ ７へ送られ、キャリーオーバーされた未燃物およびアッシュは一次燃焼室２３に 戻されて循環される。

【００４１】 そして、二次燃焼室２５で二次燃焼が行われてもまだ不完全燃焼である場合に は、流体シリンダ７５を作動させてピストンロッド７７を縮めると分離板７３が 図１において左方へ移動し、二次燃焼室２５の中における未燃物およびアッシュ は穴４９を経て一次燃焼室２３に戻されることにより、未燃ガスおよびアッシュ は一次燃焼室２３と二次燃焼室２５との間を循環せしめられる。

【００４２】 而して最低必要な３〜５sec の燃焼時間でホットサイクロン５７に送られた燃 焼ガスはホットサイクロン５７で選別された後に、二次的に加えられるホットエ アによって完全燃焼して蒸気は配管６１を経て過熱器６３に送られる。過熱器６ ３では高温高圧となって蒸気は配管６７を経て図示省略の例えば発電機が起動さ れることになる。また過熱器６３で発生した排ガスは配管６７をへて図示省略の 排ガス処理装置を経て外部へ排出される。さらに過熱器６３で発生したアッシュ は配管６９を経て図示省略のアッシュサイロへ送られることになる。

【００４３】 一次燃焼室２３で廃棄物による固形物燃料Ｓが燃焼される際に、固形物燃料Ｓ と共に砂２９が一緒に含有して、砂２９により空気の分散がよく行われて均一な 燃焼が行なわれる。そして、燃焼時に浮遊した砂と固形物燃料Ｓに含有している 塵埃によって重い砂は排出用パイプ４１からタンク４７へ戻され、良好な砂が供 給パイプ４３を経てガス分離機構２７上に戻されるようになっている。

【００４４】 このように、循環型流動槽１９は分離室２１を境にして下部に一次燃焼室２３ を、上部に二次燃焼室２５を形成しているから、未燃物およびアッシュを循環せ しめるようにしたことにより、ガスと燃料Ｓとの混合接触が激しく、かつ均一に 行われて、最低必要な３〜５sec の燃焼時間を保持できると共に、均一な安定し た完全燃焼が行われて、燃料中のカルシウム材と燃焼ガスの接触時間を可能な限 り長くとり、排気ガス中のＣｌやＳＯｘ，ＮＯｘなどを減らし配管６７から外部 へＮＯｘや有害物質などを排出させることを防止できて環境保全を守ることがで きる。さらに循環型流動槽１９の高さを従来よりも余り高くする必要がなく、空 気率を低くして熱効率の高い燃焼が可能となる。

【００４５】 また、二次燃焼室２５を形成せしめることにより、未燃物およびアッシュを再循 環させ、固体側の燃焼率を著しく高めることができると共に、ホットサイクロン ５７の負荷も減り、メカニカルな排出フィードなどを容易にすることができる。 配管６７から排ガス処理装置へ排ガスが持って行かれるが、微粉ＣａＯがキャリ ーオーバーされて集塵機で捕集された過程まで含め長いフロー全体でガスの洗浄 化作用が行われる。

【００４６】 なお、この考案は、前述した実施例に限定されることなく、適宜の変更を行な うことにより、その他の態様で実施し得るものである。

【００４７】

【考案の効果】

以上のごとき実施例の説明より理解されるように、この考案によれば、実用新 案登録請求の範囲に記載されたとおりの構成であるから、循環型流動槽の下部に 一次燃焼室を上部に二次燃焼室を形成せしめて、未燃物およびアッシュを循環せ しめるようにしたことにより、最低必要な３〜５sec の燃焼時間を保持できると 共に、均一な安定した完全燃焼が行われて、過熱器から外部へＮＯｘや有害物質 などを排出させることを防止できて環境保全を守ることができる。さらに、循環 型流動槽の高さを従来よりも余り高くする必要がなく、熱効率の高い燃焼が可能 となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案に係る廃棄物による固形物燃料を燃焼
せしめる一実施例の循環型ボイラ燃焼装置の概略説明図
である。

【図２】この考案に用いられる廃棄物による固形物燃料
を製造する一例の工程説明図である。

【符号の説明】

１７ 循環型ボイラ燃焼装置 １９ 循環型流動槽 ２１ 分離室 ２３ 一次燃焼室 ２５ 二次燃焼室 ２７ ガス分離機構 ２９ 砂 ４５ 分離板 ４９，５１ 穴 ５３ 連通管 ５７ ホットサイクロン ６３ 過熱器 ６９ 配管 ７３ 分離板 ７７ 流体シリンダ ７９ ピストンロッド

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 循環型流動槽内の下部に一次燃焼室を、
   上部に二次燃焼室を形成せしめると共に、前記一次燃焼
   室から二次燃焼室へ燃焼ガスを供給する連通管で前記一
   次燃焼室と二次燃焼室を連通せしめ、二次燃焼室から一
   次燃焼室へ未然ガスおよびアッシュを循環せしめるため
   のサイクロンを、配管を経て前記循環型流動槽に接続せ
   しめてなることを特徴とする循環型ボイラの燃焼装置。